БЕЛЯЕВ Илья Викторович

 

Рецензент Г.В. Мельников

 

 

Редактор

 

Компьютерная верстка: А.А. Князев, В.В. Сысоев

 

 

Лицензия ЛР № 020271 от 15.11.96

 

 

Подписано в печать Формат 60´84 1/16

Бум. тип. Усл.-печ. л. 1,86 (2,0) Уч.-изд. л. 1,8

Тираж 100 экз. Заказ 178 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Копипринтер СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

[1] Для того, чтобы освежить или скорректировать знания по теории электрического тока, в конце текста методических указаний приведено Приложение.

[2] В курсах лекций по теории электрических явлений этот факт формулируется в лаконичной форме: работа в поле потенциальных сил не зависит от формы пути, а по замкнутому контуру равна нулю: - известная теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля (Джеймс Кларк Максвелл, ок. 1864 г.).

[3] Некоторые соответствия вы можете обнаружить при изучении темы "электромеханические аналогии" в курсе теоретической механики. Однако, там они являются формальными - основанными на соответствии типов уравнений.

[4] Получаемая таким образом э.д.с. не является постоянной во времени, а стационарно изменяется по синусоидальному закону. Протекание переменного тока обладает некоторыми особенностями, которые здесь не обсуждаются.

[5] Это также неудачное, исторически сложившееся название. Не смешивайте его с понятием электроемкости проводника или конденсатора.

[6] Использовано известное соотношение для приближенных вычислений: , справедливое при a<< 1 (здесь n=1.). Его можно получить, как используя свойства дифференциала функции, так и разложением функции в ряд Тейлора.

[7] Значит, перед проведением опыта необходимо заранее представлять возможные значения измеряемых величин. Впрочем, любой физический опыт проводится при наличии некоторых представлений о возможном результате. В противном случае мы имеем дело не с опытом (экспериментом), а с наблюдением.

[8] При точных измерениях роль потенциометра выполняет натянутая калиброванная проволока из высокоомного сплава, например, нихрома, со скользящим по ней контактом. В этих случаях ее называют реохорд (от латинских слов reos -сопротивляться и chordus - струна).

[9] В качестве эталонного источника используется элемент, изготовленный в соответствии с международным соглашением и отличающийся исключительным постоянством величины э.д.с. Такие элементы называются нормальными(от слова "нормаль" - эталон). Метод предложен Иоганном Кристианом Поггендорфом (1796 – 1877 гг.), профессором Берлинского университета. Именно Поггендорф изобрел и сконструировал гальванометр, реостат, усовершенствовал гальванический элемент - устройства, благодаря которым в 1827 - 30 гг стало возможно открытие закона Георгом Симоном Омом - профессором Мюнхенского университета.

[10] Русский термин "электрический ток" введен М.В. Ломоносовым, в противовес господствующей на Западе теории течения электрической жидкости (англоязычное название electric current - поток, течение.). Ломоносов считал, что в электрических и световых явлениях принимают участие одни и те же частицы. Теперь мы знаем, что эти частицы - атомы вещества.

[11] Иногда при этом может прийти в движение все тело, а иногда - только частицы внутри него

[12] Измерение тока, возникающего при торможении тела впервые было проведено в опытах Р. Толмена и Т. Стюарта (1916г, США) [2]

[13] Подробнее об этой связи смотрите в главах учебников по молекулярной физике, посвященных явлениям переноса, и рассматривающих связь между теплоемкостью, теплопроводностью, вязкостью и электропроводностью различных веществ.

[14] С описанием такого движения можно познакомится при выполнении работы "Измерение коэффициента динамической вязкости методом Стокса" в нашем практикуме. Замените слово "шарик" на электрон, а силу гравитационного притяжения на электрическую и получите полное представление о процессе возникновения стационарного значения силы тока в проводнике.

[15] Вообще говоря, вольтметр всегда измеряет падение напряжения на своем внутреннем сопротивлении. Поэтому заключение о том, что U_R = j₁ - j₂ справедливо далеко не всегда. Термины "напряжение" и разность потенциалов, вообще говоря, различаются (см. далее по тексту). Существенное различие возникает, например, когда проводник помещается в переменное (неконсервативное) электромагнитное поле. Желающие могут познакомиться с подробностями в главах учебников, посвященным вихревым электромагнитным полям (явление электромагнитной индукции).

[16] Справедливо заметить, что в большей степени созданию гальванических элементов мы обязаны другому итальянскому исследователю - Алессандро Вольта (1794 – 1799 гг.), экспериментировавшим вначале с электризацией при непосредственном контакте разнородных металлов, а затем заинтересовавшимся работой Гальвани. Электрические явления в живых организмах позднее были подробно изучены немецким физиологом Германом Гельмгольцем и стали основой нового направления физиологии, которому мы обязаны появлением таких приборов, как миограф, электрокардиограф и т.п.

[17] О других конструкциях (элементы Лекланше, Вестона, Грене, Вольта и др) см [1].

[18] На микроскопическом уровне химические процессы подчиняются вероятностным законам, поскольку энергии ионов и электронов распределены по закону Больцмана. Во взаимодействие вступают те частицы, энергии которых превышают значение работы выхода - чем она выше, тем меньше активных частиц в системе.

[19] Положение металла в таблице характеризует его способность к окислительно-восстановительным взаимодействиям в водных растворах. Окислителем ( положительным электродом) в выбранной паре является элемент с более высоким значением потенциала. Металлы в начале ряда сильнее проявляют восстановительные свойства и служат отрицательными электродами. Здесь приводятся величины так называемого стандартного потенциала, который отсчитывается от потенциала специального эталонного водородного электрода. Неудивительно поэтому, что для одних металлов эта величина отрицательна, для других - положительна, несмотря на схожесть процессов.

[20] Простейший гальванический элемент можно создать, воткнув, например, в яблоко, недалеко друг от друга две проволочки из разнородных металлов (медь и цинк, например). При этом сок будет служить электролитом, мякоть - пористой перегородкой, а получившаяся э.д.с. будет равна примерно 1В.

[21] Подробнее о процессах, протекающих на электродах и о возможности многократного использования элемента - аккумулятора - можно прочитать в [1].

[22] Современные пуговичные никель-цинковые элементы НЦ (например, Toshiba) имеют малое внутреннее сопротивление. Это позволяет ввести, например, в наручные часы лампочку подсветки, будильник, микрокалькулятор и др.

[23] Здесь использовано число Фарадея F=96400Кл/моль, выражающее количество заряда электронов в одном моле вещества